CN104493349A - 等离子小孔切割加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子小孔切割加工方法，通过套料软件将设计完成的切割图形导入切割设备的控制器中，经过操作方式选择以及对切割速度、切割电流和切割高度参数的设定，最终实现待加工小孔的逆时针、连续切割。其过程避免了起点孔加工位置对待加工小孔直径的影响，实现了最小4mm小孔的有效切割，同时，利用对切割速度、切割电流和切割高度参数的调控，保证了小孔切割的精度、垂直度、表面光洁度和平滑度，人为干扰因素少，切割效率高、切割质量稳定，大大提高了等离子切割加工小孔的适用范围，扩展了等离子数控切割机的适用性。

Description

等离子小孔切割加工方法

技术领域

本发明涉及一种小孔加工方法，特别涉及一种利用数控等离子切割机进行小于被加工板材厚度的孔径加工方法，属于等离子加工技术领域。

背景技术

数控切割机按结构分为便携式和台式两种，台式数控切割机采用整体框架结构，稳定性高，结实、耐用，适合加工尺寸较大和需批量生产的大型工件，是大规模板材切割生产的首选设备。便携式数控切割机体积小、重量轻，占用空间少，易于组装，适于在一些场地小，加工工件批量少的地方使用。现有数控切割已广泛应用于汽车制造业、造船业、装饰装修业以及各种板材加工等行业中。

在现有等离子加工中，孔径加工一直是等离子切割加工的一个主要应用方向，其根据加工需要，可以在板材的不同位置加工出不同尺寸的多种孔径，一次装夹，全部加工完成，适用性好，加工效率高，孔径越大，加工越方便。但在加工小孔时，因等离子切割钢板会产生一个割缝，钢板越厚，割缝宽度越宽。受等离子切割设备、加工板材、加工工艺的限制，等离子切割加工孔径的最小直径只能约等于被加工板材的厚度，即，20cm厚的钢板只能加工大于等于20cm的孔径，如孔径再小，则无法利用等离子切割机进行加工，加工过程只能选择钻床等定径加工方法，不仅生产效率低，适用性差，还可能需要多次装夹才能完成不同位置的小孔加工，严重制约了板材孔径加工进度。

如图1所示，现有等离子切割加工小孔工艺为：在切割小孔3前，首先在小孔3中间切割出一个中心孔1，然后，由中心孔1向小孔3做一定长度的引线2，当引线2与待加工小孔3边沿相交后，再作圆周方向的切割运动，最后，完成小孔3的切割加工。切割的小孔内径会稍微大一点，再加上切割设备本身的精度等问题，切割出的孔径必然要比所预期的直径大，因此，在等离子切割加工领域中，通常以板材厚度与所切小孔直径的比为1∶1，来确定等离子切割加工孔径的最小尺寸，其孔径加工应用受到一定限制。

如何对现有数控切割机的小孔加工方法进行改进，在保留原有等离子切割加工孔径适用性好、加工效率高的前提下，扩展可加工孔径的最小尺寸，提高等离子切割加工孔径的应用范围，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有等离子切割加工小孔工艺存在的不足，本发明旨在提供一种利用等离子切割机加工小于被加工板材厚度的孔径的加工方法，以提高等离子切割加工孔径的适用范围，保证加工效率和加工可靠性，简化板材孔径加工过程。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种等离子小孔切割加工方法，具体步骤包括：

A、将电子档图纸导入套料软件，并进行切割过程的图形设计，包括：

A01、在待加工小孔的孔径范围内穿出一个起点孔，起点孔孔径为3-5mm，起点孔靠近待加工小孔的边沿；

A02、以起点孔为出发点，沿逆时针方向画圆弧形引线与待加工小孔边沿内切；

A03、以逆时针方式继续沿待加工小孔圆周方向行走；

A04、行走一圈后，沿内切方向画圆弧形曲线与起点孔再次连接，切割图形设计完成。

B、开启等离子数控切割设备和等离子电源预热，将设计完成的切割图形导入切割设备的控制器中。

C、选择手动操作，设定相应的切割速度、切割电流和切割高度参数；或，选择自动切割程序，根据对应的参数控制对照表进行切割。

D、等离子数控切割设备中的割炬沿着设定的切割图形进行逆时针方向切割，待加工小孔切割完成。

所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，设定的切割速度为正常速度的90-96％。

所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，切割电流为正常切割电流的95％。

所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，引弧时割炬高度为4-5mm，穿起点孔时割炬高度比引弧高度高出2-3mm，待加工小孔切割时割炬高度为1.5-2.0mm。

所述步骤C中，对选择自动切割程序的切割速度控制还可进行人为调整或根据不同切割阶段进行切割速度的人为校正。

所述等离子数控切割设备的定位精度为±0.1mm/500mm，重复定位精度为±0.05mm/500mm。

本发明所述的等离子小孔切割加工方法，通过设置合理的切割图形和切割方向，避免了起点孔加工位置对待加工小孔直径的影响，最大限度的缩小了起点孔在待加工小孔内占用的切割面积，在保证切割过程顺利、连续进行的前提下，实现了待加工小孔孔径的进一步缩小，实现了最小4mm小孔的有效切割，接着，通过控制切割速度、切割电流和切割高度，有效提高了小孔切割的精度，使成型小孔的垂直度、表面光洁度和平滑度明显提高，满足了大部分板材的切割加工需要。整个过程参数设定简单、方便，切割图形设计合理，人为干扰因素较少，切割效率大大提高，小孔加工过程规范化、统一化，小孔加工质量稳定、可靠，不仅提高了等离子切割加工小孔的适用范围，还有可通过调整切割参数，随时控制切割过程，满足不同结构板材和孔径的加工需要，使等离子数控切割机的适用范围明显改善。

附图说明

图1为现有等离子小孔切割加工的线路示意图；

图2为本发明的切割线路示意图。

具体实施方式

本发明的中心是通过设置合理、方便的切割图形，消除起点孔对切割小孔加工的影响，并通过相应的切割速度和切割电流进行切割保障，使以往的等离子小孔切割最小孔径尺寸得到有效扩展，方便等离子孔径加工过程。

下面结合附图2对本发明所述的等离子小孔切割加工方法做进一步的详细描述，具体步骤包括：

步骤1、将电子档图纸导入套料软件，并进行切割过程的图形设计。

电子档图纸为CAD格式的图纸文档或其它绘图软件制成的图纸文档，以套料软件能读取为标准。

套料软件的作用在于：将待加工小孔8的切割工艺参数植入到套料软件后，根据套料软件设定的选项进行简单勾选，就可形成数学公式自动配给给后续处理文件，完成切割图形设定，实现切割过程的行走路线控制。常用套料软件包括Fastcam或IBE等套料软件。

切割过程的图形设计是本发明的一个关键，其中心是解决起点孔5对待加工小孔8尺寸的影响，保证小孔加工可靠、有序、顺利进行。具体图形设计过程包括：

步骤101、在待加工小孔的孔径范围内穿出一个起点孔，起点孔孔径为4mm，起点孔靠近待加工小孔的边沿。

起点孔5作为等离子切割加工孔径的特殊方式，其作为加工起点而存在。本例中，起点孔5靠近待加工小孔8的边沿，可以有效缩短后续引线6的长度，同时，保证了待加工小孔8的顺利切割，从而使待加工小孔直径可最大限度的缩小，使起点孔5对待加工小孔孔径尺寸的影响降到最小。本例中，靠近待加工小孔8边沿的起点孔5的位置以能实现后续的圆弧形内切曲线的设定以及割炬的行走为标准。

步骤102、以起点孔为出发点，沿逆时针方向画圆弧形引线与待加工小孔边沿内切。

圆弧形引线6较以往直线型引线的长度明显缩短，使得引线6对小孔加工的直径影响明显降低，从而缩小了待加工小孔8的加工尺寸，提高了加工孔径的适用范围。

步骤103、以逆时针方式继续沿待加工小孔圆周方向行走，行走一圈后，沿内切方向画圆弧形曲线与起点孔再次连接，切割图形设计完成。

通过连续的逆时针方向行走，由起点孔5出发，再到起点孔5终止，构成一个连续、平滑的封闭型曲线，保证了割炬的切割加工过程，满足了加工需要。

步骤2、开启等离子数控切割设备和等离子电源预热，将设计完成的切割图形导入切割设备的控制器中。

控制器作为数控等离子切割机的中枢，可根据导入的图形完成割炬切割线路控制，从而实现准确、有效的切割。为保证加工精度，等离子数控切割设备的定位精度限制在±0.1mm/500mm，重复定位精度限制在±0.05mm/500mm。常用的控制系统，如爱科曼数控系统等。

步骤3、选择手动操作，设定相应的切割速度、切割电流和切割高度参数。其中，切割速度设定为正常速度的95％，切割电流设定为正常切割电流的95％，引弧时割炬高度为4mm，穿起点孔时割炬高度比引弧高度高出2mm，待加工小孔切割时割炬高度为1.5mm。

受等离子切割方式特殊性的影响，不同的板材种类和板材厚度都会有对应的切割速度、切割电流和切割高度参数设定，以保证切割质量和切割效率。在小孔加工时，受切割空间的限制，其加工要求会更加严格和苛刻。

为保证小孔切割的光滑性、平顺性，确保加工精度，在充分考虑切割介质物理特性的前提下，通过反复验证和试验，最终确定出了切割速度、切割电流和切割高度的设定值。如：在20mm厚的钢板上切割18mm的孔径时，切割速度设定为800mm/min，切割电流设定为100A，切割高度为1.5mm。

步骤4、割炬以起点孔为起点，沿着设定的切割图形进行逆时针方向连续切割，直至重新回到起点孔，待加工小孔切割完成。

当然，上述步骤3中的控制方式也可选择自动切割程序，根据已存储在控制器中的参数控制对照表，按照对应的切割速度、切割电流和切割高度进行自动控制切割，从而提高了切割效率，保证了切割质量。

为进一步满足复杂情况下的孔径切割要求，本方法中还可对选择自动切割程序的切割速度、切割电流或切割高度进行人为临时调整和控制，以方便自动切割过程，甚至还可根据不同切割阶段进行相应的切割速度校正，从而满足不同条件下、不同位置、不同形态孔径的切割需要，保证切割适用性。

至此，等离子小孔切割加工过程完成，按此方法加工的小孔孔径最小可达4mm。

Claims (6)

1.等离子小孔切割加工方法，其特征在于，具体步骤包括：

A、将电子档图纸导入套料软件，并进行切割过程的图形设计，包括：

A01、在待加工小孔的孔径范围内穿出一个起点孔，起点孔孔径为3-5mm，起点孔靠近待加工小孔的边沿；

A02、以起点孔为出发点，沿逆时针方向画圆弧形引线与待加工小孔边沿内切；

A03、以逆时针方式继续沿待加工小孔圆周方向行走；

A04、行走一圈后，沿内切方向画圆弧形曲线与起点孔再次连接，切割图形设计完成；

B、开启等离子数控切割设备和等离子电源预热，将设计完成的切割图形导入切割设备的控制器中；

C、选择手动操作，设定相应的切割速度、切割电流和切割高度参数；

或，选择自动切割程序，根据对应的参数控制对照表进行切割；

D、等离子数控切割设备中的割炬沿着设定的切割图形进行逆时针方向切割，待加工小孔切割完成。

2.根据权利要求1所述的等离子小孔切割加工方法，其特征在于，所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，设定的切割速度为正常速度的90-96％。

3.根据权利要求1所述的等离子小孔切割加工方法，其特征在于，所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，切割电流为正常切割电流的95％。

4.根据权利要求1所述的等离子小孔切割加工方法，其特征在于，所述步骤C的参数控制对照表或手动操作设置中，引弧时割炬高度为4-5mm，穿起点孔时割炬高度比引弧高度高出2-3mm，待加工小孔切割时割炬高度为1.5-2.0mm。

5.根据权利要求1所述的等离子小孔切割加工方法，其特征在于，所述步骤C中，对选择自动切割程序的切割速度控制还可进行人为调整或根据不同切割阶段进行切割速度的人为校正。

6.根据权利要求1所述的等离子小孔切割加工方法，其特征在于，所述等离子数控切割设备的定位精度为±0.1mm/500mm，重复定位精度为±0.05mm/500mm。